“坐位體前屈”是學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試項(xiàng)目之一。圖甲是某女生測(cè)試示意圖。圖乙是學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的測(cè)試儀電路原理圖,電源電壓恒為4.5V,電壓表量程為0~3V,定值電阻R
0=10Ω,滑動(dòng)變阻器R
1由長(zhǎng)為30cm、粗細(xì)均勻的電阻棒改裝而成,規(guī)格為1Ω/cm,允許通過(guò)的最大電流為0.3A。為保護(hù)電路安全,滑片P的起始位置A點(diǎn)設(shè)定在離電阻棒最左端O點(diǎn)5cm處。測(cè)試時(shí),通過(guò)推動(dòng)塑料擋板帶動(dòng)滑片P從起始位置A向右移動(dòng),并通過(guò)電壓表的示數(shù)反映學(xué)生的測(cè)試結(jié)果。下表是初三女生測(cè)試等級(jí)與滑片P移動(dòng)距離L的關(guān)系。
初三女生測(cè)試等級(jí)標(biāo)準(zhǔn) |
不合格 |
合格 |
良好 |
優(yōu)秀 |
滑片移動(dòng)距離L/cm |
<3.7 |
3.7≤L<16.7 |
16.7≤L<20.1 |
≥20.1 |
(1)滑片P在起始位置A點(diǎn)時(shí),閉合開(kāi)關(guān)S,通過(guò)R
0的電流為0.3A,請(qǐng)計(jì)算此時(shí)R
0兩端電壓大小。
(2)請(qǐng)推導(dǎo)出電壓表示數(shù)U
測(cè)與滑片移動(dòng)距離L之間的關(guān)系式;為保護(hù)電路安全,說(shuō)明滑片移動(dòng)的范圍。
(3)該測(cè)試儀不能測(cè)出表中所有的等級(jí),在保證電路各元件安全的情況下,通過(guò)替換R
0來(lái)實(shí)現(xiàn)最大程度增加測(cè)試范圍,請(qǐng)計(jì)算替換電阻R
2的最小值。